Dopping Galium dan Pengaruhnya pada Degradasi Panel Surya

Produsen sel silikon PV dengan cepat mengadopsi doping galium, karena menawarkan solusi untuk fenomena degradasi yang disebabkan oleh cahaya yang disebabkan oleh interaksi antara oksigen dan boron yang sampai saat ini merupakan pilihan yang lebih umum untuk bahan dopan.

Peralihan cepat ke galium, bagaimanapun, menimbulkan pertanyaan lebih lanjut tentang bagaimana galium akan berinteraksi dengan bahan lain yang ada dalam sel dan komponen modul lainnya, dan bagaimana mekanisme degradasi lain yang diketahui seperti degradasi yang diinduksi suhu yang ditinggikan cahaya (LETID) mungkin terpengaruh.

Hal inilah yang menjadi fokus para peneliti yang dipimpin oleh Germany’s Insititute for Solar Energy Research Hamelin (ISFH). Mereka membuat sel surya silikon yang didoping gallium dan membuatnya terkena iluminasi satu matahari pada berbagai suhu yang berbeda, untuk lebih memahami bagaimana kinerja jangka panjangnya mungkin terpengaruh di lapangan.

Eksperimen, di mana sel-sel diterangi saat ditempatkan di atas hotplate pada suhu antara 80 C dan 160 C hingga 1.400 jam, mengungkapkan degradasi terkait LETID, meskipun pada tingkat yang jauh lebih rendah daripada di sebagian besar sel PV yang didoping boron. Efeknya dijelaskan secara lengkap dalam “Degradasi dan pemulihan sel surya silikon Czochralski yang didoping oleh suhu yang ringan dan tinggi,” yang baru-baru ini diterbitkan dalam Scientific Reports.

Penerangan suhu tinggi

Kelompok tersebut menemukan bahwa sel-sel yang terkena suhu yang lebih tinggi kehilangan kinerja paling banyak – dari kehilangan efisiensi absolut 0,15% dalam sel yang dibiarkan pada 80 C, hingga 0,4% untuk satu pada 140 C.

“Aktivasi cacat massal bertanggung jawab atas efek LeTID yang diamati pada sel surya Cz-Si yang didoping Ga,” kata para peneliti. “Dalam studi seumur hidup kami baru-baru ini, kami menganggap efek ini berasal dari hidrogen, yang berdifusi ke dalam silikon massal selama langkah pembakaran.”

Begitu mereka mencapai degradasi maksimum, sel-sel ditempatkan di bawah kondisi yang lebih rendah dari 0,5 penerangan matahari dan suhu 44 C, yang ditunjukkan untuk memulai siklus regenerasi sementara hanya setelah 15 menit, dan ketika terpapar lagi ke suhu yang lebih tinggi, ini meningkat lebih jauh.

Kelompok tersebut mampu menunjukkan regenerasi hingga 0,2% (mutlak) lebih dari efisiensi awal sel, setelah sekitar lima jam terkena iluminasi satu matahari pada suhu 140 C. Ini juga terbukti menonaktifkan sebagian cacat yang menyebabkan kerugian, dan selanjutnya menguji kerugian LETID ke sel hampir setengahnya.

“Efisiensi sel surya yang stabil di atas 22% diukur setelah regenerasi,” kelompok tersebut menyimpulkan. “Artinya, dalam rentang ketidakpastian pengukuran efisiensi, sel yang dikembangkan pada Cz-Si yang didoping-Ga dapat diklasifikasikan ‘stabil jangka panjang’ setelah regenerasi.”